Estudio experimental de la rotura y atomización de una lámina líquida

Resumen

A pesar de la importancia de los procesos de atomización en Mecánica de Fluidos y a que este tipo de fenómeno se ha venido estudiando desde el siglo pasado, el conocimiento de los procesos básicos que producen la rotura primaria de un flujo liquido en pequeñas gotas es todavia muy incompleto. Para explicar las causas que producen y controlan la atomización primaria se ha desarrollado una investigación experimental sobre la formación y crecimiento de inestabilidades en un atomizador de geometría plana asistido por aire. Esta geometría resulta idónea para este tipo de estudios básicos por su sencillez. Ello explica la creciente popularidad que ha adquirido el estudio de atomización de láminas líquidas. Sin embargo, los trabajos anteriores se habían limitado al análisis visual de la topología de las estructuras que aparecen sobre el medio líquido, sin prestar la atención que requieren los conflujos de aire. Partiendo de un cuidadoso diseño del cabezal atomizador, en el que, a diferencia de estudios anteriores, aire y líquido presentan a la salida velocidades paralelas, se ha demostrado la importancia que tiene la interacción dinámica aire-agua en los procesos de atomización, así como el papel del mecanismo de vorticidad en la rotura de la lámina líquida. Las técnicas y métodos de medida empleados han sido lo más novedoso del trabajo. A las usuales fotografias de alta velocidad y medidas de frecuencias de oscilación, se han unido por primera vez técnicas de visualización simultánea de las dos fases fluidas, utílizando fluorescencia planar inducida por láser - PLIF - y dispersión de Mie. La visualización monofásica de los chorros de aire y su comparación con imágenes en las cuáles se visualizan ambas fases, han permitido sacar conclusiones acerca del papel que juegan estos conflujos en el comportamiento dinámico de la lámina. Medidas realizadas con velocimetría de imágenes de part